扭力冲击器复合钻进工艺在干热岩钻井中的试验应用

扭力冲击器在石油、天然气行业钻井中得到广泛应用,具有提速增效的作用。而干热岩钻井工作环境不同于油气钻井,面临着高温、高压、硬岩、强研麿性以及深井、超深井等问题,因此对扭力冲击器进行了针对性设计,并进行试验应用。在扭力冲击器2次入井试验中,对硬-极硬岩地层进行了不同钻具组合下的钻进试验,确定了扭力冲击器对钻进效率的影响机理。结果表明：（1）扭力冲击器能够消除螺杆钻具因离心惯性力造成钻具的横向振动,验证了扭力冲击器与螺杆钻具组合应用的可行性。相比未使用扭力冲击器井段,机械钻速提高29.59%。（2）从碎岩机理和地层适配性上,相比PDC钻头,牙轮钻头在扭力冲击器+螺杆钻具+转盘复合钻进的方式下,有着较高的钻进优势。试验成果可为扭力冲击器与牙轮钻头匹配性研究和扭力冲击器与螺杆钻具的耦合性研究提供较好的技术基础。     

新型涡轮扭力冲击器的试验研究

PDC钻头广泛应用于深部硬岩钻井中,在其钻进过程中经常出现粘滑振动现象,导致钻进效率低、钻头寿命较短,针对这一难题,研制了一种新型涡轮扭力冲击器,不仅能够通过扭转冲击技术来减轻PDC钻头的粘滑振动现象,还能够适应深孔的高温钻井环境。为了充分利用泥浆的能量,考虑使用涡轮组作为动力源,然后通过万向节和减速器进行扭矩传递,最终通过冲击组件旋转实现扭转冲击。根据这一设计思路,进行了扭力冲击器的结构设计、样机试制、测试平台搭建及性能测试等工作。测试表明,新型涡轮扭力冲击器的设计方案是可行的,其冲击频率为4～5 Hz,经过计算可得单次冲击扭力为651.45～814.28 N·m,实现了初期的设计目标。     

旋冲螺杆钻井工具研制与应用

为解决常规螺杆钻具+扭力冲击器配合PDC钻头钻进动力小、寿命低、机械钻速慢,尤其是定向造斜受限问题,将螺杆动力机构和旋冲工具冲击机构进行一体化设计,使带有振动冲击总成的螺杆具有较优的造斜性能;同时,根据工具和施工井特点进行钻头优选,在芳##-平9井进行现场试验,在平均机械钻速、单趟钻最长进尺、最高寿命方面体现了极大的优越性,提高机械钻速的同时使定向及造斜得到了高效施工。     

大庆深层钻井提速实践与认识

为了提高大庆深层钻井速度,分析影响钻井提速的地质因素,统计近年来复合钻井、涡轮钻井、气体钻井、扭力冲击器等钻井提速新技术在大庆深层的实践与应用情况,总结这些新技术的优缺点。得到以下认识:个性化PDC钻头配合抗高温螺杆复合钻进,是大庆深层钻井提速的有效手段;涡轮钻具提速还有待探索,关键是要优选涡轮钻具和与之匹配并适用于大庆深层钻进的高效孕镶金刚石钻头;气体钻井提速明显,但要充分考虑综合效益。实施气体钻井关键是地质预告要准确,施工技术措施要细化,遇到复杂问题时决策要果断,避免气体钻井带来不必要的损失;扭力冲击器配合个性化PDC钻头能大幅度提高机械钻速,缩短钻进周期,扭力冲击器在大庆深层有广阔的应用前景。     

扭力冲击器在煤矿井下硬岩钻进中的应用研究

煤矿井下硬岩钻进面临钻进效率低、钻具和钻头消耗大的问题,扭力冲击器作为石油领域新出现的一种钻进工具,在硬岩钻进过程中对提高钻进效率和延长PDC钻头寿命方面有着突出的优势。通过调研扭力冲击器的工作原理,结合实际应用实例,总结出扭力冲击器的性能特点,并实施了煤矿井下现场应用试验,得出其用于煤矿井下硬岩钻进具备的优势;另一方面收集现有进口及国产扭力冲击器的的性能参数,与目前煤矿井下钻探装备的实际能力进行比较,找出其不能直接应用于煤矿井下硬岩钻进的原因,并提供解决问题的方法和建议。     

哈萨克斯坦KKM油田钻具强稳降振提速技术研究

KKM油田下部砂泥岩互层非均质性强导致井下钻具振动剧烈、PDC切削齿寿命低,且井眼易偏斜。目前在用PDC钻头多采用5刀翼或6刀翼16 mm切削齿以降低井下振动保证PDC钻头寿命,但降低了钻头攻击性导致机械钻速较低。针对KKM油田下部地层特点,优选了4刀翼19 mm复合片PDC钻头。该钻头具有较高的破岩效率和攻击性,可大幅度提高机械钻速;同时通过底部钻具组合动力学分析,优化形成了双稳定器+单稳单弯(0.5°)钻具组合,3个稳定器串联具有较强的稳定降振作用,配合小弯角螺杆钻进可有效提高防斜能力,降低了井下振动,配合大尺寸聚晶金刚石复合片PDC钻头实现了三开井段一趟钻完成的目标,机械钻速提高115.35%。     

国际油气井钻头进展概述(一)——Kymera组合式(Hybrid)钻头系列

针对油气钻井中钻遇坚硬地层、粘-滑(stick-slip)地层、软硬互层与含夹层地层,以及定向井、水平井等钻进中PDC钻头钻进效率、钻井方向控制方面的局限性问题,贝克·休斯公司克里斯坦森(Baker Hughes Christensen)分公司于2011年四季度向国际市场推出了将金刚石复合片与牙轮相结合的钻头——Kymera组合式钻头。该新型钻头藉助于牙轮在硬岩层中的侵入能力,提高碎岩效率,改善PDC的冷却,还能明显降低钻头在井底的扭矩,提高钻井方向的控制能力。在世界各地现场实际应用取得了良好的钻井效果。介绍了Kymera组合式钻头的研发背景和历程,以及其在世界多地油气钻井中的现场应用情况。     

TorkBuster扭力冲击器+PDC钻头应用分析

TorkBuster扭力冲击器是一种纯机械动力工具,应用表明,TorkBuster扭力冲击器配合PDC钻头一起使用提高机械钻速效果显著。新疆油田引进扭力冲击器配合PDC钻头在环玛湖探区使用,现场应用发现该工具在部分井区应用尚未达到预期提速效果,机械钻速较低。分析TorkBuster扭力冲击器在环玛湖探区实际应用情况发现TorkBuster扭力冲击器+PDC钻头钻速受钻头泥包问题、钻头崩齿问题、钻井液体系问题等因素影响较大。通过有针对性的改进钻井措施,有效地提高了TorkBuster扭力冲击器+PDC钻头钻速。现场应用的9口井中,平均机械钻速提高到7.05 m/h,较改进措施前提高156.65%,平均每口井钻井周期节约9.68 d,达到了预期提速的要求。     

大庆油田应用扭力冲击器深井应用效果分析

大庆油田深井钻速较低。一方面是深部地层岩石坚硬、研磨极值高,另一方面是由于PDC钻头易出现卡滑现象及磨损严重,造成井下复杂情况较多。为有效提高机械钻速,解决大庆深部硬地层普遍存在的卡滑现象,减少井下复杂,采用了扭力冲击器配合专用PDC钻头的深井提速的试验,取得了良好的效果。该工具能够提高PDC钻头剪切岩层效率,提高机械钻速,并且能有效消除卡滑现象,减少因下部钻具组合疲劳而导致的井下复杂事故的发生,提高钻头的耐久性和延长钻头的寿命。     

用于砾石夹层钻进的新型PDC钻头的研制与使用

无压浸渍工艺生产的PDC石油钻头钻遇砾石夹层不适应。根据砾石夹层砾石坚硬、软硬互层、非均质、研磨性强的特点，研究了新型PDC钻头，在钻头结构上主要采取外抛内锥带辅助切削齿的结构形式，在复合片上主要采用非平面结合方式，即采用双向多条直槽非平面结合。按此方案设计与生产了3只钻头，分别在3口井试用，直辖钻穿砾石夹层馆陶组地层井段，钻井效率提高26％，突破了砾石夹层钻进不能使用PDC钻头的禁区。     

复合钻进中导向钻具稳斜能力的研究

进一步提高导向钻井系统导向能力的关键是提高在整个斜井段复合钻进进尺的比例。应用加权残值法编制了导向钻具受力分析软件 ,着重对复合钻进增斜力进行了初步研究。用理论研究的成果指导现场实践取得了较好的效果。本文在理论分析的基础上结合定向井、水平井井眼轨迹控制的实践介绍这项技术     

大直径钻机数字化钻井技术研究

阐述了数字化钻井技术的概念,对大直径钻机数字化钻井技术模式进行了层次设计,提出了大直径钻机数字化钻井技术的具体研究内容,论述了大直径数字化钻井技术的关键问题及对策,为钻井技术的数字化提出了新的思路。     

深井钻机自动钻进系统设计

针对深井钻机钻进过程实现自动化控制进行设计,采用基于PLC自动控制的自动钻进过程,通过拉力传感器反馈的参数,控制器能够自动控制使钻头一直保持在一定范围内的轴压,根据逻辑关系使钻头的转速与轴压保持在最佳状态下工作,大大提高了工作效率。控制器采用EX2N-38MR-70H(-2AD2DA)型号,集触摸屏与PLC控制于一体,占用空间小,界面可自定义,工作过程参数一目了然,且根据不同的地质情况可人工控制触摸屏修改参数,操作简单,维护方便。     

地浸铀矿山钻井施工中钻井设备对钻速的影响

对新疆某地浸铀矿山钻孔施工中使用的不同型号钻机、钻具和泥浆泵的主要参数及技术钻速进行总结和分析,以研究钻井施工设备对技术钻速的影响规律。结果表明,在钻孔深度为350~500m的条件下,转盘式钻机的技术钻速略高于立轴式钻机。为了获得较快的技术钻速,建议采用额定功率高于90kW的钻机和泥浆泵,且泥浆泵的额定流量不低于850L/min,配套的钻铤直径在156mm以上、长度不小于9.5m,钻杆直径在89mm以上、长度不小于9.6m。     

超前钻探施工中卡钻预防及处理措施

通过对超前钻探施工中卡钻原因的分析,介绍了相应的预防措施,以及取出卡钻的方法.     

地下凿岩台车钻孔液压系统设计

针对现有钻孔液压系统存在的系统复杂、液压元件多及故障排查困难等问题,在分析钻孔装置工作原理的基础上,提出了采用恒压变量泵、比例阀、回转泵流量阀、电控防卡钎等技术的新型钻孔液压系统方案。介绍了该系统的工作原理及特点、主要液压元件的计算与选型,分析了系统运行过程。该系统应用于地下掘进凿岩台车上,具有冲击与推进流量稳定、节能、防卡效果好、系统结构简单与维护方便等特点。     

大直径钻机钻井参数探讨及应用

对大直径钻机钻井的主要参数——钻压、转速和冲洗量进行了初步分析,就这几个参数与钻进速度的相互关系进行了探讨,对其合理选择和在实际钻井中的调整做了论述。     

井下构造探查钻孔的设计方法浅析

在分析、研究地质构造附近煤岩层产状变化规律的基础上，利用矿体空间结构关系和空间解析几何学的观点，建立了求取井下构造探查钻孔倾斜角的解析关系式，并用实例阐明了具体的设计方法。     

旋冲螺杆钻具在硬岩地热钻探中的应用研究

针对目前地热钻探中,在花岗岩、片麻岩等硬岩地层中机械钻速低的问题,引入一种机械式旋冲螺杆钻具,先后在JHR-1井花岗岩地层及HG-1井片麻岩地层中进行了试验应用。与普通螺杆钻具相比,旋冲螺杆钻具在JHR-1井Ø215.9 mm井段、HG-1井Ø215.9 mm井段和Ø311.2 mm井段机械钻速分别提高了10%、8.4%和7.6%,同时,旋冲螺杆钻具使用过程中未产生其他副作用。试验证明使用旋冲螺杆钻具可以有效地提高花岗岩、片麻岩等硬岩地层的机械钻速,为旋冲螺杆钻具在硬岩地层地热钻探中的应用推广打下了基础。     

煤层气水平井可降解钻井液体系研究

为了尽可能地降低钻井液对煤层气储层的伤害,采用钻井液配方实验、粒度分析测试、滤饼清除实验、高温高压膨胀量测试和煤岩气体渗透率测试等试验手段,对煤层气水平井可降解钻井液体系进行了综合评价。结果表明：在可降解钻井液中,液态的特种生物酶具有较快的破胶速度和较彻底的破胶效果,2 h后破胶率超过85%、破胶后浆液黏度≤2.5 m...